1.3　電動汽車的主要部件

1.3.1　電源

電動汽車的電源為化學電源，向高壓動力回路提供電能。目前應用最廣泛的電源是磷酸鐵鋰電池和三元鋰聚合物電池，如圖1-10所示。動力電池區別于普通電池，有其一定的特殊性，總結如下。

①電池的串并聯。

②電池的容量較大。

③電池的放電倍率較大。

④電池的安全性要求較高。

⑤電池的工作溫度范圍較寬。

⑥電池的使用壽命長，一般要求5～10年。

1.3.2　驅動電機系統

如圖1-11所示，驅動電機（PMSM）是將電源的電能轉化為機械能的裝置，其工作原理如圖1-12所示。目前國內外電動汽車生產廠家應用的電機主要有永磁同步電機和交流異步電機。電機控制器將動力電池提供的高壓直流電轉換為三相交流電，在整車控制策略下根據駕駛員的意圖控制電機的電壓或電流，完成電機驅動扭矩、旋轉方向及速度的控制。

1.3.3　整車控制器

如圖1-13所示，整車控制器對電動汽車動力鏈的各個環節進行管理、協調和監控，以提高整車能量利用效率，確保安全性和可靠性。整車控制器采集駕駛員操作信號，通過CAN總線獲得電機和電池系統的相關信息，進行分析和運算，通過CAN總線給出電機控制和電池管理指令，實現整車驅動控制、能量優化控制和制動回饋控制，具備完善的故障診斷和處理功能。

1.3.4　充電系統

如圖1-14所示，在電動汽車上為動力電池充電有兩種方式和路徑：一種是交流車載充電機將家庭用的220V交流電轉換為略高于300V的直流電，為動力電池充電（交流慢充）；另一種是充電樁與電動汽車高壓接口連接，直接用大電流的直流電給動力電池充電（直流快充）。

1.3.4.1　交流慢充

動力電池在放電終止后，應立即充電，充電電流比較小，這種充電叫作常規充電。常規充電方法都采用小電流的恒壓或恒流充電，一般充電時間為5～8h，甚至更長。這種充電方式是利用車載充電機進行的，接220V交流電，見圖1-13。電動汽車的低壓12V蓄電池的充電及低壓電氣設備的輔助供電是由DC/DC轉換器將動力電池的高壓直流電轉換為低壓直流電提供的，輸出范圍在14V左右。

（1）慢充模式的優點

①充電機及其安裝成本比較低。

②可充分利用電力低谷時段進行充電，降低充電成本。

③可提高充電效率和延長電池的使用壽命。

（2）慢充模式的缺點

①充電時間過長，因此當車輛需要緊急出行時難以滿足要求。

②充電時占用停車場時間過長，因此對停車位的數量和環境的要求比較高。

1.3.4.2　直流快充

動力電池常規的充電方式時間較長，給車輛出行帶來很多不便。為此，又增加了直流快充的充電方式。直流快充又稱應急充電，是通過充電樁以較大電流在電動汽車停車的30～120min內，為其提供短時間充電，一般充電電流為幾十到上百安培，如圖1-15所示。

快充模式的優點是充電時間短，方便車輛的出行。快充模式的缺點增加了電網的載荷和沖擊，同時也降低了電池的使用壽命。快充設備功率比較大，控制也比較復雜，成本高，安裝時對接入電網的容量要求比較高。

1.3.5　空調系統

電動汽車空調系統與傳統汽車空調最大的不同就是壓縮機（圖1-16）和暖風。空調系統的組成如圖1-17所示，電動汽車的壓縮機多采用電動渦旋式壓縮機，通過高壓電來驅動，這一點區別于傳統汽車空調壓縮機；暖風功能是PTC加熱器通過將高壓電轉化為熱能實現的，所以，當開啟空調的制冷或制熱時，消耗的是動力電池的電量。電動汽車空調的響應速度比較快，效率高，在啟動空調后很短時間內就會達到設定溫度。

1.3.6　冷卻系統

電動汽車的冷卻系統比較簡單，由散熱器、儲液罐、12V電動水泵（圖1-18）、電機水道、電機控制器水道、PDU水道及水管組成，主要是給大功率用電設備和大功率開關元器件進行散熱，加注的冷卻液類型與傳統汽車一樣。

1.3.7　制動系統

目前國產電動汽車大部分為并聯制動，并聯制動系統制動力分配原理如圖1-19所示。與串聯制動不同，并聯制動按一個固定的比例分配再生制動力和機械摩擦制動力。由于沒有充分發揮再生制動力的作用，因此其回收的能量沒有串聯制動高。但并聯制動對傳統機械摩擦制動系統的改動少，結構簡單，只需增加一些控制功能即可，成本低。

并聯制動系統的控制原理如圖1-20所示。根據駕駛員的命令，電機控制器確定需要加在液壓制動基礎上的電機制動轉矩，其大小由液壓主缸壓力確定。同樣，電機制動扭矩是電機轉速的函數。因此能夠加在液壓制動基礎上的電機制動力要根據汽車的靜態制動力分配關系、電機扭矩特性、駕駛員的感覺和輪胎與路面附著極限綜合確定。很明顯，由于缺乏主動制動控制功能，在電機制動和液壓制動系統之間不能進行協調控制，因此，并聯制動對電機制動扭矩使用不充分，能量回收率低。

1.3.8　轉向系統

目前1.3t以內的中小型電動汽車多采用小齒輪式電動助力轉向系統（P-EPS），這種助力轉向系統在傳統汽車上也有應用，主要由機械轉向部分和電控系統組成，如圖1-21所示。該助力轉向系統的特點如下。

①助力扭矩通過轉向器放大，因此要求電機的減速機構的傳動比也相對較小。

②由于電機的安裝位置距離駕駛員有一定距離，因此對電機的噪聲要求不是太高。

③電機的扭矩波動不容易傳到方向盤上，駕駛員手感適中。

④助力扭矩不通過轉向管柱傳遞，因此對轉向管柱的剛度和強度要求較低。

1.3.9　數據采集終端

數據采集終端由一根天線和一個數據記錄儀組成。數據記錄儀指示燈含義如表1-1所示，其作用如下。

①車載終端能夠與整車控制器（VCU）通過CAN總線進行通信，服從VCU的控制命令，獲取整車的相關信息。車載終端采用“行程長度編碼”壓縮機制，對CAN數據進行壓縮，以減少存儲空間的占用，同時節約網絡帶寬資源與流量，加快數據傳輸速度。

②車載終端能夠用GPS對車輛進行定位。

③車載終端能夠將大量數據（最大8G）存儲到本地移動存儲設備（SD儲存卡）中。存儲的數據可由分析處理軟件讀取和分析。

④車載終端能夠將信息按照規定的時間和數據量，以無線通信（GPRS）的方式發送到服務平臺。在此信息傳輸的過程中，要保證信息的正確性，并且不能將信息丟失；同時，還需要做到信息的保密，使無線通信的信息不能被他人竊取。

⑤車載終端將在本地保存車輛最近運行一段時間的數據作為“黑匣子”，提供車輛發生故障或發生故障前的數據信息。

⑥車載終端支持在通信網絡不暢的情況下，自動將數據保存至采集終端Flash（閃存）存儲區內，待網絡正常后，自動/人工將數據上傳至服務平臺。

⑦自檢功能：當檢測到GPS模塊、主電源等故障時，會主動上報警情到監控中心，輔助設備進行檢修。

⑧遠程升級：支持遠程自動升級功能，自動接收來自服務平臺的升級指令完成軟件升級，大大節約了維護成本。必要情況下，借助車載終端可通過CAN協議對車輛進行軟件升級。

⑨車載終端與遠程控制平臺及手機APP配合工作，可實現車輛遠程狀態查詢和遠程車輛控制等功能（比如遠程開啟空調、充電等）。